Domů     Ostatní
Skrytý stav mezi kapalinou a pevnou látkou byl možná objeven
Martin Janda 27.8.2023

Na první pohled vypadá sklo jako jednoznačně pevná látka. Jenže pohled na vnitřní uspořádání jeho částic vnáší v tomto ohledu nemálo pochybností. Uvnitř totiž sklo vypadá spíše jako kapalina zamrzlá v čase.

Tzv. amorfní pevné látky, jako je právě sklo, se vzpírají jednoduchému vysvětlení. Nový výzkum naznačuje, že někde mezi kapalným a pevným stavem se nachází druh skupenství, o jehož existenci věda dosud neměla tušení..

V běžném životě se kolem nás vykytují tři základní stavy hmoty: pevný, kapalný a plynný. Každý z nich je definován vztahy mezi jejich částicemi a okolím. Když se jeden z nich změní v jiný, fyzici tuto proměnu označují jako stavový přechod.

Hmota je však o něco složitější než aby se vešla do tří skupenství. Například atomy se mohou zahřát natolik, až vytvoří plazmu. Mezi skupenství se počítají třeba i Kvark-gluonové plazma, Bose-Einsteinův kondenzát a některé další stavy.

Amorfní pevné látky jsou zvláštní směsi uspořádaných pevných látek a volně vázaných kapalin. Zatímco částice v pevných látkách mají tendenci vytvářet předvídatelná spojení se svými sousedy, jakmile se při vhodně nízkých teplotách uzamknou, amorfní pevné látky mají ve svém nitru neuspořádané uspořádání kapaliny.

Jak tato zdánlivě nahodilá spojení přecházejí z viskózních proudů proudících molekul do statické krajiny, není zdaleka tak zřejmé.

Pokud použijeme sklo jako nejznámější příklad, jeho složky kyslík a křemík při zahřátí tečou. Při pomalém ochlazování se tyto částice stihnou zformovat do uspořádané krystalické struktury, kterou známe jako křemen.

Pokud se ochladí rychle, částice si nějakým záhadným způsobem zachovají svou vnitřní strukturu neuspořádanou; to je bod, kdy se z něj stane amorfní pevná látka, a teplota, při které k tomu dojde, je teplota nástupu.

Podle vědců Dimitriose Fraggedakise, Muhammada Hasyima a Kranthiho Mandadapua z Kalifornské univerzity v Berkeley jsou na teplotní hranici přechlazených kapalin a pevných látek statické částice mají tendenci „škubat“ sebou na místě.

Fraggedakis, Hasyim a Mandadapu použili výpočty a simulace v kombinaci s výsledky dřívějších experimentů, aby zjistili, že tento přechod nemusí být tak čistý a vyznačuje se zvláštní aktivitou částic pohybujících se mezi normálním kapalným a přechlazeným stavem.

„Naše teorie předpovídá teplotu nástupu naměřenou v modelových systémech a vysvětluje, proč chování přechlazených kapalin kolem této teploty připomíná pevné látky, přestože jejich struktura je stejná jako struktura kapaliny,“ vysvětluje Mandadapu.

„Teplota nástupu pro dynamiku skelných látek je jako teplota tání, která ‚přetaví‘ přechlazenou kapalinu v kapalinu. To by mělo platit pro všechny přechlazené kapaliny nebo sklovité systémy.“.

Přestože celkový tok atomů v přechlazené kapalině je v podstatě nulový, částice jsou neklidné a neustále mění svou konfiguraci, i když jsou uvízlé na místě, což vede k pohybům, které se nazývají excitace.

Badatelé zjistili, že excitací vázané páry se při teplotě nástupu rozpojují, což způsobuje, že materiál ztrácí svou tuhost a chová se jako kapalina. „Naše práce spočívá v mikroskopickém pochopení toho, co odděluje přechlazenou kapalinu od vysokoteplotní kapaliny,“ říká Mandadapu.

„Ze základního vědeckého hlediska je fascinující zkoumat, proč tyto přechlazené kapaliny vykazují pozoruhodně odlišnou dynamiku než běžné kapaliny, které známe.“.

Související články
V Brně se otevřela unikátní výstava Tisíc tváří Amazonie. Představuje kulturní a přírodní rozmanitost oblasti Velké Amazonie a přináší vhled do života původních domorodých obyvatel tohoto kulturního areálu. Inovativní a pozoruhodné je, že se jedná v první řadě o jejich vlastní sebeprezentaci, to znamená, že se příslušníci místních etnik na přípravě výstavy významnou měrou podíleli. […]
Když měl podle Bible Satan vybrat dostatečně kruté fyzické utrpení, které by prověřilo zbožnost Joba, zvolil svrbění. Velkou část příčin svědění na kůži lze vysvětlit vnějšími faktory, zdaleka ne ale všechny. Když se někdo dotkne naší kůže, dotkne se zároveň našeho mozku. Oba dva orgány jsou v neustálém dialogu. Mozek, který veškeré informace poskytované kůží […]
Nový článek Michaliny Kazek a Lenky Chodákové z Laboratoře molekulární integrativní fyziologie drozofily, který vyšel v prestižním časopise Plos Biology, ukazuje, jak důležité je pro organismy nastavit rovnováhu mezi sílou imunitní odpovědi a ochranou sebe sama před toxickými efekty vlastní imunitní reakce. Zda je lepší mít vyšší šanci přežít boj s patogenem na úkor počtu […]
Když malé dítě nechce jíst neoblíbené jídlo, rodiče v České republice nejspíše řeknou: „Vzpomeň si na hladovějící děti v Africe a buď vděčný, že máš jiný osud než oni.“ V Japonsku se prý říká spíše: „Vzpomeň si na farmáře, který tvrdě pracoval, aby rýži vypěstoval. Když ji nebudeš jíst, bude se cítit špatně, protože jeho úsilí přijde […]
Světu začíná docházet pitná voda. Jejím nedostatkem trpí asi čtvrtina lidí na planetě, do konce roku 2050 jich přibude další miliarda. V průběhu 20. století přitom množství vody využívané lidmi rostlo dvojnásobným tempem oproti růstu populace. Voda, především její nedostatek, se může stát a do budoucna zřejmě i stane zdrojem konfliktu. Peter Gleick, šéf Pacific […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz